為什麼進化過程中絕大部分生物形成了兩種性別?


從時間和資源的角度來看,孤雌生殖或是無性生殖無疑是更為划算的。兩性的存在意味著我們只能在人口的一半中尋找配偶,至少在我們把性當作生殖手段時是這樣。不管是不是為了生殖,如果所有的人都是同性,或者性別多到近乎無限,情況會好得多:蘑菇有36000種性別,裂褶菌有2000多種性別,黏菌有500多種性別。兩性是所有可能的局面中最糟糕的一種。

為什麼大多數動物選擇了兩性?有一種理論認為,我們必須有兩種性別,是因為一種性別必須專門負責通過卵子把線粒體傳遞下去,而另一種性別必須專門地通過精子不把線粒體傳遞下去。

當兩種生殖細胞融合後,兩個細胞的細胞核融合在一起,有助於基因的交換維持基因的多樣性,但來源於兩種細胞的線粒體或葉綠體並不會合在一起,它們只是混在一起。來源於不同細胞的線粒體或葉綠體基因組為了各自的利益,為了更多的複製,有可能產生一些可以「消滅」另一個線粒體或葉綠體的變異,這種細胞器官中的互相殘殺最終會導致整個細胞的災難。然而這種推測並不是空穴來風,有研究顯示有時一個線粒體會釋放出一些酶來破壞另一個線粒體。

生存還是死亡?為了避免細胞器之間的「戰爭」,最簡單的辦法就是形成只有兩種性別的有性生殖體系,其中一種性別放棄將細胞器遺傳給下一代的機會,另一種性別享有把細胞質的遺傳物質遺傳給下一代的權利。實際上通過不同性別的生殖細胞融合而進行有性生殖的生物都是採用此種方式解決細胞器官紛爭的。

以前文提到的黏菌為例,雖然黏菌有500種性別,其線粒體還是只來源於其中一方。黏菌的基因有特殊機制決定拋棄誰的線粒體,只留一方的。

另外,為什麼選擇卵子卵子把線粒體傳遞下去?精子需要線粒體產生大量能量用以在遊動中與其他精子競爭。在大負荷的情況下,線粒體產生了很多氧自由基,這些氧自由基能誘導線粒體DNA發生突變,所以大自然進化出一套機制將來自父親的線粒體從受精卵中清除掉。


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